TESIS ANALISIS DAN OPTIMALISASI PROTEKSI VIBRASI PADA POMPA INJEKSI SENTRIFUGAL EMPAT STAGE PADA WATERFLOOD LAPANGAN MINYAK RINGAN

Transkripsi

1 TESIS ANALISIS DAN OPTIMALISASI PROTEKSI VIBRASI PADA POMPA INJEKSI SENTRIFUGAL EMPAT STAGE PADA WATERFLOOD LAPANGAN MINYAK RINGAN Oleh: Moh. Ishak NRP : PROGRAM MAGISTER BIDANG KEAHLIAN ELEKTRONIKA INDUSTRI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO - FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012

2 Outline Pendahuluan Dasar Teori Metodologi Penelitian Hasil dan Analisa Data Kesimpulan 1

3 Latar Belakang Dalam Industri Perminyakan diperlukan suatu teknologi untuk mengoptimalkan pengangkatan minyak Salah satu teknologinya adalah Waterflood 2

4 Latar Belakang - Proses Injeksi Water ke Reservoar To Gas Compressor Gas Conditioning Shipping Tank ONPLOT Water Treating Plant Cooler Cooler Compressor cooler Driver PG&T Wash Tank Clarifier Tank Balance/ Surge Tank Gas Boot Water Injection Pump Recycle Tank WATERFLOOD Disposal Well OFF PLOT Tubing Submersible Pump Pressurized Water Well Test Directional Production Wells Vertical Water Injection Well Off Plot Piping Network 3

5 Latar Belakang Telah terjadi pergeseran base pompa injeksi yang menyebabkan vibrasi Terjadi kerusakan pada pompa dan kopling 4

6 Perumusan Masalah Untuk mengetahui sumber-sumber vibrasi pada pompa sentrifugal empat stage Untuk mengetahui pola-pola spektrum vibrasi pada pompa sentrifugal empat stage Bagaimana menganalisa sistem proteksi vibrasi pada pompa sentrifugal empat stage dengan menggunakan FFT dan Neural Netwotk 5

7 Manfaat Penelitian Dapat meningkatan kehandalan pompa dan motor. Dapat memperpenjang lifetime pompa dan motor. Dapat menurunkan biaya pemeliharaan. Dapat menjaga produksi minyak. Menjadi referensi pada desain pompa sentrifugal multi stage. 6

8 Latar Belakang Sistem Vibrasi Kontrol Saat ini Sinyal vibrasi dari sensor sampai ke sistem tampilan I/O MODULE PROXIMITOR MONITOR DAN INETRFACE MODULE TRANSDUSER SENSOR PROXIMITOR PADA NDE POMPA SISTEM TAMPILAN 7

9 Dasar Teori - Vibrasi Getaran adalah merupakan gerakan osilasi pada sistem mekanik pada titik referensi. Getaran sendiri dapat dibagi menjadi dua bagian besar yaitu getaran yang periodik maupun acak. Fs = - kx X(t) = A sin (2π fn t )=A sin (ω.t) 8

10 Sensor Vibrasi Accelerometer MEMS (Micro-Electro Mechanical System) MEMS (Micro-electro Mechanical System) adalah merupakan sebuah sensor percepatan yang memiliki struktur Capacitance untuk mendeteksi adanya perubahan percepatan (Acceleration). Jika ada percepatan pada MEMS maka : 9

11 Sensor Vibrasi Accelerometer MEMS (Micro-Electro Mechanical System) Dari persamaan yang terakhir dapat dikatakan bahwa percepatan (Acceleration) dapat dipengaruhi oleh besarnya perbedaan kapasitansi dari dalam MEMS. Sensor yang digunakan dalam penelitian ini adalah ADXL330 10

12 Fast Fourier Transform Suatu bentuk transformasi yang digunakan untuk merubah sinyal dari domain waktu ke domain frekuensi.. SINUS MURNI SINUS CACAT 11

13 Tinjauan Pustaka Spektrum Vibrasi Sumber : IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, VOL. 51, NO. 6, DECEMBER 2002 Empat pola spektrum vibrasi : 1. Kondisi Unfault 2. Kondisi Unbalance 3. Kondisi Misalignment 4. Kondisi Looseness 12

14 Neural Network Back Propagation Klasifikasi pola-pola vibrasi akan menggunakan Neural network Back Propagation 13

15 Pompa Sentrifugal 14

16 Metodelogi Penelitian Perancangan dan pembuatan Prototipe Pompa Sentrifugal Pengambilan data untuk pola-pola spektrum Vibrasi dengan menggunakan FFT : Unfault Unbalance Misalignment Looseness Klasifikasi menggunakan neural network back propagation Pengukuran data Lapangan 15

17 Perancangan Prototipe Blok Diagram 16

18 Metodolagi Pengukuran Kondisi Unfault Pompa dapat beroperasi secara kontinyu. Salah satu ciri kondisi ini yaitu kopling pompa dapat dengan mudah diputar secara manual dengan tangan. 17

19 Kondisi Unbalance Metodolagi Pengukuran Kondisi 1 : Baut 1 dinaikan 2 mm Kondisi 2 : Baut 1 dan 2 dinaikan 2 mm Kondisi 3 : Baut 1,2 dan 3 dinaikan 2 mm Kondisi 4 : Baut 1,2 dan 3 dinaikan 2 mm; dan Baut 4 dinaikan 1 mm 18

20 Metodolagi Pengukuran Kondisi MisAlignment Kondisi ini didapat dengan cara menurunkan base motor dari kondisi normal. 19

21 Metodolagi Pengukuran Kondisi Looseness Kondisi 1 : Semua baut base motor dan semua baut base pompa dalam keadaan kendur/longgar. Kondisi 2 : Semua baut base motor dalam keadaan kendur/longgar, sementara semua baut base pompa dipasang kuat 20

22 Klasifikasi dengan Neural Network Didefinisikan Tabel hubungan pola vibrasi dan klasifikasi untuk neural network adalah sebagai berikut : Pola Vibrasi Target Yo Y1 Y2 Y3 Unfault (Normal) Unbalance (Ketidakseimbangan) Looseness (Longgar/Kendur) Misalignment (Ketidaklurusan)

23 Neural Network Back Propagation 22

24 Hasil dan Analisa Data Kondisi Unfault Kondisi tertinggi terjadi pada frekuensi putaran poros 46.7 Hz 23

25 Hasil dan Analisa Data Kondisi Unbalance Amplitudo pada frekuensi putaran sampai 3x amplitudo kondisi unfault 24

26 Hasil dan Analisa Data Kondisi Misalignment Munculnya harmonik ke-2 yang lebih dominan dari frekuensi putaran 25

27 Hasil dan Analisa Data Kondisi Looseness Munculnya harmonik lain pada frekuensi rendah 26

28 Hasil Pembelajaran Neural Network Setelah dilakukan pembelajaran dengan NN, maka dilakukan pengujian NN dengan data training itu sendiri sebanyak 10 data. Hasilnya dapat mendeteksi pola vibrasi dengan tingkat ketelitian 100% No. Data Training Hasil Neural Network Hasil (Tepat/Tidak Tepat) 1 Unfault Unfault Tepat 2 Unfault Unfault Tepat 3 Misalignment Misalignment Tepat 4 Misalignment Misalignment Tepat 5 Unbalance Unbalance Tepat 6 Unbalance Unbalance Tepat 7 Looseness Looseness Tepat 8 Looseness Looseness Tepat 9 Unbalance Unbalance Tepat 10 Unbalance Unbalance Tepat 27

29 Hasil Pembelajaran Neural Network Setelah dilakukan pembelajaran dengan NN, maka dilakukan pengujian NN dengan data aktual dari pompa. Hasilnya seperti dibawah ini. Dari hasil pengujian ini, dilakukan pengetesan sebanyak 10 kali. Hasilnya dapat mendeteksi pola vibrasi dengan tingkat ketelitian 90% No. Pola Yang muncul Hasil Neural Network Hasil (Tepat/Tidak Tepat) 1 Misalignment Misalignment Tepat 2 Unfault Unfault Tepat 3 Misalignment Misalignment Tepat 4 Looseness Looseness Tepat 5 Misalignment Unfault Tidak Tepat 6 Unfault Unfault Tepat 7 Looseness Looseness Tepat 8 Misalignment Misalignment Tepat 9 Looseness Looseness Tepat 10 Looseness Looseness Tepat 28

30 Hasil Klasifikasi NN 29

31 Pngukuran Vibrasi Water Injeksi Pump Lapangan Waterflood 30

32 Kesimpulan Kondisi unjuk kerja pompa dapat diamati dengan menggunakan spektrum vibrasi Pada kondisi Unbalance, spektrum frekuensi dasar menjadi 3 kali lebih besar dari kondisi normal. Pada kondisi misalignment, spektrum frekuensi harmonik ke-2 dan ke-3 akan lebih dominan. Pada kondisi looseness, spektrum frekuensi dasar akan naik menjadi 2 kali lebih tinggi dari kondisi normal. Tingkat keberhasilan neural network mencapai 90% Dengan menggunakan sistem online spektrum vibrasi berbasis FFT dan neural netwotk pada Water Injection pump (WIP) akan dapat mengetahui lebih awal kondisi-kondisi alignment, unbalance dan looseness 31

33 Thank You 32